深挖填土基坑监测及安全性分析

发表时间:2021/8/27   来源:《城镇建设》2021年第4月10期   作者:黄韶生
[导读] 伴随国内经济的增长、民众生活品质的稳步提高,全社会在建筑业也提出了更高的要求

        黄韶生
        广东省建筑设计研究院有限公司  广东广州  510000
        摘要:伴随国内经济的增长、民众生活品质的稳步提高,全社会在建筑业也提出了更高的要求。在持续加快城市化进程的环境下,城市人口激增,而极大地促进了高层楼房建筑物的发展。在建筑物日益提升层数、基坑的不断深层化,施工过程存在很多方面的安全隐患。在现代房屋建筑中,地下基坑质量直接关乎着整个工程。在施工过程中,种种外部因素会严重影响到基坑工程。所以,为了做到安全施工,就要求及时对基坑进行监测,并以此来预估地下室基坑的整体质量,以及时找出并妥善处理好安全隐患,从而有效控制施工安全性与建筑实际质量。基于此,本文从深挖填土基坑角度,分析了基坑监测的作用及实践应用情况,并探讨了安全性影响因素。
关键词:深挖填土;基坑;监测;安全
引言:
        在建筑工程中,施工过程中的实时监测,属于有效控制工程安全性的重要工作之一,特别在地层软弱部位[1]。在当前的城市中,开挖深基坑还需要受四周环境情况所限。一旦附近存在民房等建筑设施,在开挖深基坑时,就会令基坑土体、基础支护结构等出现某种程度上的位移、变形情况,甚或还会迫使地表发生沉陷,而带给周边建筑、地下管线很多的安全隐患。所以,在深挖填土基坑的现场,科学监测并做好安全性分析便显得很有必要[2]。
一、监测深挖填土基坑的作用
        在建筑工程中,基坑监测发挥着至关重要的作用[3]。通过基坑监测,一般意欲确保整个施工过程中的实际质量及安全性。考虑到现代项目施工的复杂繁琐性,难以通过经验、理论,知晓工程质量及施工安全性,所以在现场便要监测基坑。通过现场基坑监测,能够实时、全面了解现场状况,以控制工程质量及安全性,并熟知施工关键性指标,并按现场监测所得结果,来修改设计方案,再据方案内容顺利展开施工进程。同时,据监测技术,还能了解地下的状况,防止地下设施带给施工不利影响或损失不必要的效益,甚或延误进度。此外,通过基坑监测,还能够全面监测四周环境的整体安全性。一旦出现危险状况,就会预先报警并及时检查出来问题,充分排查、预报四周安全隐患情况,以防由于安全隐患而带来损失或损伤,进而顺利展开施工过程,并实现信息化管理施工过程目标[4]。
二、深挖填土基坑实践监测分析
        在本建筑工程中,地上18层,设2层地下室,基坑周长约590m,开挖深度约7.00~8.50m,开挖深度范围内均为淤泥,地质条件较差,采用"钻孔灌注桩+内支撑的组合支护方案,基坑安全等级为一级。例如,如图一、图二所示。
1、布设好观测点
        按照工程的实际情况,根据监测对象分为两类:①基坑结构变化监测布设:基坑顶部水平监测点20个、基坑顶部沉降监测点20个、支护桩侧向位移监测点12个等。②基坑周边变化监测布设:周边路面沉降监测点14个、水位监测点8个。
2、基坑变形量

图一
        ①基坑顶部水平位移监测点累计沉降量在+31.7mm(WY13)~-13.4mm(WY10)之间,基坑顶部水平位移,随着土方急剧开挖卸载而增加相对较快;基坑开挖到设计标高后,在垫层、底板及地下室施工过程中,各监测点变形值增加幅度都较小,内支撑拆除时变化较大。
        ②基坑顶部沉降监测点累计沉降量在+9.67mm(WY15)~+1.61mm(WY9)之间。在基坑施工过程中,基坑顶部沉降变化不大,基坑顶部沉降监测点累计变化量最大值+9.67mm(SV15),并未达到设计报警值20mm。
        ③周边道路沉降监测点累计沉降量在+1.09mm(CJ32)~-30.29mm(CJ29)之间。在基坑施工过程中,周边地表沉降变化速率较大的时间段为土方开挖期间,其中靠近基坑的沉降监测点变化较大,分别为-30.29mm(CJ29)、-29.25(CJ36)、-28.88(CJ43)未超过设计报警值35.00mm。
        ④基坑支护深层水平位移监测点累计最大位移量为+36.22mm(CX4)位于冠梁以下6.5m。在基坑施工过程中,周边支护结构水平位移变化速率较大的时间段为土方开挖及内支撑拆除期间,整个基坑施工过程中测斜累计变化值均未超过设计报警值。

图二
        ⑤基坑地下水位监测点累计变化量在-0.53m(SW6)~-1.63m(SW1)之间,基坑施工过程中,除2019年2月21日基坑支护桩桩体之间渗水时SW1变化量较大,其余时间水位变化不大。
3、结果讨论
        在整个基坑施工期间,据监测数据显示,一共出现了三次数据较大变形情况。第一次在基坑开挖期间施工单位开挖速度过快,没按设计要求分段开挖,开挖区域顶部水平位移、支护深层水平位移监测数据变化较大;第二次在基坑快开挖到设计深度时,在基坑支护桩桩体之间出现漏水现象,漏水区域地下水位监测数据明显下降,在施工单位处理后,水位变化趋于稳定;第三次在基坑内支撑拆除时,支撑对应顶部水平位移、支护深层水平位移监测数据变化较大。整个基坑监测周期各监测项目累计变形值及变化速率均未超设计报警值。
三、基坑安全性常见影响因素
1、基坑施工
        为确保基坑的稳定,基坑施工应该按照专家审核通过的施工技术方案施工,施工监理及业主应该对进场的人员、材料、机械等进行审核,对基坑支护进行验收。除了基坑支护的施工工艺外,土方开挖工艺也是影响基坑安全性的一个重要的因素之一,基坑开挖和基坑护壁应该交叉同步进行,不合理的施工开挖方式是造成基坑施工的最主要的原因。在基坑外挖期间,基坑监测的专业技术人员应该时刻注意开挖部位的监测数据变化,如果监测数据变化速率过大,应该及时通知各方,并进行开挖部位的加密监测。
2、水环境改变
        在现场地下水状态、水文环境条件都会明显影响基坑安全。在遭遇到暴雨天气或基坑出现漏水和渗水情况后,地下水的流动都会引起水土的流失,从而引起基坑变形情况。会弱化土体结构整体强度,粘土质饱和度也会大幅改变,结构抗剪力也会明显降低。若此时开挖基坑,就定会带来诸多种安全隐患。在基坑监测的项目中,水位监测可以有效及时的反应周边水位的变化。
四、结语
        综上所述,在深挖填土基坑施工中,通过实时的监测技术,将现场监测结果反馈设计单位,使设计能够根据现场工况发展,进一步优化方案,可以维护基坑的整体稳定度、围护结构体系的安全性,进而最小化对基坑周边环境、建筑物的不利影响。同时,在监测深基坑中,通过将监测数据与预测值作比较,来判断施工工艺是否达到预期,来规划施工方案,避免影响基坑安全性。
参考文献
[1]李芒原,张传浩,杨二东,曹明明.基于BIM+3D激光扫描技术的复杂深基坑监测技术研究及应用[J].建筑结构,2019,49(S1):751-755.
[2]叶帅华,丁盛环,龚晓南,高升,陈长流.兰州某地铁车站深基坑监测与数值模拟分析[J].岩土工程学报,2018,40(S1):177-182.
[3]赵峰.基于BIM的基坑工程自动化监测平台研发[J].煤田地质与勘探,2018,46(02):151-158.
[4]俞晓,陆珺,冯为民,孙志凌.BIM技术在临江深基坑监测中的应用研究[J].施工技术,2017,46(12):119-122.
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